Gezielte Stimulation der Rückenmuskulatur im MRT

Gezielte Stimulation der Rückenmuskulatur im MRT

Louis Schibli

Problemstellung
Die zu Beginn dieser Arbeit vorliegenden Vibrationseinheiten (VE) haben eine kurze Lebensdauer, eine grosse Standardabweichung und weisen eine hohe Fehlerquote bei der Produktion auf. Für die Beurteilung der Reizreaktion im Gehirn bei einer vibratorischen Stimulation der Rückenmuskulatur ist es unabdingbar, dass die VE reproduzierbare Resultate liefern. Durch eine Optimierung des Aufbaus der VE und einer Überarbeitung der treibenden Hardware (MRT-System-Plus) wird erwartet, dass die Langlebigkeit der VE, ihr Vibrationsverhalten und die Reproduzierbarkeit der Resultate erhöht werden kann. Zudem soll die Produktion der VE nach der Optimierung eine kleinere Fehlerquote aufweisen.

Lösungskonzept
Der Aufbau der VE wird elementar angepasst. Neu besteht eine VE aus drei Schichten Silikonkautschuk mit unterschiedlichen Shore Härten. Zudem wird die Luftform, die die Kavität der oszillierenden Schicht definiert, neu gestaltet und der Entlüftungsmechanismus der VE überarbeitet.

Ergebnisse
Die Messungen zeigen, dass die Erwartungswerte grösstenteils erfüllt werden können. Die Reproduzierbarkeit und die Langlebigkeit der Vibrationseinheiten wird durch die Optimierung des Aufbaus erheblich erhöht. Von einer Automatisierung der Produktion kann aufgrund der längeren Lebensdauer der VE abgesehen werden.

Stimulationshub
Der Stimulationshub von 20 betrachteten Vibrationseinheiten liegt durchschnittlich bei 0.755 mm (Stimulation mit 20 Hz) respektive bei 0.642 mm (Stimulation mit 80 Hz). Nach einem Dauerbelastungstest von ca. 90 min weisen die VE im Durchschnitt eine Standardabweichung von 0.025 mm (20 Hz) respektive 0.016 mm (80 Hz) auf.

Produktion
Die Produktion von sechs Vibrationseinheiten nimmt ca. eine Arbeitsstunde in Anspruch. Im Rahmen dieser Arbeit wurden 40 Vibrationseinheiten produziert, wovon lediglich zwei die Anforderungen nicht erfüllen. Beide Fehler sind auf menschliches Versagen während der Produktion zurückzuführen. Die Lebensdauer kann noch nicht abschliessend beurteilt werden, liegt aber sicher bei mehr als sechs Messdurchgängen im MRT.

Abbildung 2: Schematischer Aufbau einer Vibrationseinheit mit drei Schichten Silikonkautschuk in einer Explosionsansicht.
Abbildung 3: Proband mit elastischem Korsett und 20 befestigten Vibrationseinheiten vor der Messung im MRT.
Abbildung 4: Koronarer Schnitt zur Betrachtung der Reizreaktion im Gehirn während der Stimulation der Rückenmuskulatur.
Abbildung 5: Boxplot des Stimulationshubes bei einer Stimulationsfrequenz von 20 Hz respektive 80 Hz. Betrachtung von 20 Vibrationseinheiten.

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